DE69907229T2 - FLAMMABILITY INJECTOR FOR POLYMER MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Technik zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen auf Basis von Kohlenstoffkettenpolymeren (Polyethylen, Polyproplyen, Polystyrol, Synthesekautschuke und Copolymere verschiedener Zusammensetzungen), Heterokettenpolymeren (Polyester, Epoxid- und Phenolharze) und Verbundmaterialien verschiedener Zusammensetzungen und Füllungen mit geringer Brennbarkeit, geringer Toxizität der bei der Verbrennung emittierten Gase und geringer Rauchgasentwicklung.The invention relates to a technique for the production of polymer compositions based on carbon chain polymers (Polyethylene, polypropylene, polystyrene, synthetic rubbers and copolymers various compositions), hetero chain polymers (polyester, Epoxy and phenolic resins) and composite materials of various compositions and fillings with low flammability, low toxicity of those emitted during combustion Gases and low flue gas development.
Polymermaterialien finden breite Anwendung in der Kabel- und Motorenindustrie, in elektrischen Gebrauchsgütern, im Baugewerbe, in anderen Gebrauchsgütern, in der Gas- und Ölförderindustrie, in Luft- und Raumfahrttechnik und zur Herstellung von Verpackungsmaterialien.Polymer materials are widely used Application in the cable and motor industry, in electrical consumer goods, in Construction, in other consumer goods, in the gas and oil production industry, in Aerospace technology and for the production of packaging materials.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Mehrzahl technisch hergestellter Materialien besteht ein wesentliches Problem in ihrer leichten Entflammbarkeit und hohen Brennrate, die von der Emission einer großen Menge toxischer Produkte begleitet wird.The majority are technically manufactured A major problem with materials is their flammability and high burn rate from the emission of a large amount toxic products is accompanied.
Zur Verringerung der Brennbarkeit von Kohlenstoffkettenpolymeren kommen physikalische (Kistelman V.I., Physical Methods of Modifying Polymer Materials, Moskau, Khimiya, 1980, S. 223) und chemische Modifizierungsmethoden sowie eine Kombination davon zur Anwendung, z. B. photochemische Modifizierung (Kachan A.A., Zamotayev P.V., The Photochemical Modification of Polyolefins, Kiev, Naukova dumka, 1990, 5. 276). Die chemische Modifizierung durch Halogenierung führt zu einer stärkeren Verringerung der Brennbarkeit. Um nach dieser Methode ein Polyolefin zu erhalten, das bei Entfernung der externen Wärmequelle verlöscht, muß man Polyethylen (PE) und Polyproplyen (PP) bis zu einem Halogengehalt von 25 bis 40 Gew.-% chlorieren (Aseyeva R.M., Zaikov G. Ye., The Combustion of Polymer Materials, Moskau, Nauka, 1991, S. 150). Bei einem derartigen Chlorgehalt ist die Kristallinität von PE und PP drastisch reduziert, so daß sie von Thermoplasten in Elastomere umgewandelt werden (Sirota A.G., Modification of the Structure and Properties of Polyolefins, Moskau, Khimiya, 1984, S. 150). Chloriertes PE findet Anwendung als schwer brennbares Material an sich und als polymeres Flammschutzmittel für andere Polymermaterialien. Die Hauptprobleme bei chlorierten Polyolefinen bestehen darin, daß sie eine geringe Wärmebeständigkeit aufweisen und toxische Produkte emittieren, was ihre Anwendung beschränkt.To reduce flammability carbon chain polymers come physical (Kistelman V.I., Physical Methods of Modifying Polymer Materials, Moscow, Khimiya, 1980, p. 223) and chemical modification methods as well as a combination thereof for use, e.g. B. photochemical modification (Kachan A.A., Zamotayev P.V., The Photochemical Modification of Polyolefins, Kiev, Naukova Dumka, 1990, 5, 276). The chemical modification leads by halogenation to a stronger one Flammability reduction. To use this method to make a polyolefin To get rid of the external heat source, you have to polyethylene (PE) and polypropylene (PP) up to a halogen content of 25 to 40% by weight chlorination (Aseyeva R.M., Zaikov G. Ye., The Combustion of Polymer Materials, Moscow, Nauka, 1991, p. 150). With such a Chlorine content is the crystallinity of PE and PP are drastically reduced so that they are made of thermoplastics Elastomers are converted (Sirota A.G., Modification of the Structure and Properties of Polyolefins, Moscow, Khimiya, 1984, P. 150). Chlorinated PE is used as a flame-retardant material in itself and as a polymeric flame retardant for other polymer materials. The The main problems with chlorinated polyolefins are that they are a low heat resistance and emit toxic products, which limits their use.
Polymere mit höherer Wärmebeständigkeit und größerem Sauerstoffindex (OI) (über 27%) sind durch Sulfochlorierung erhältlich (Aseyeva R.M., Zaikov G. Ye., The Combustion of Polymer Materials, Moskau, Nauka, 1991, S. 150). Die Sulfochlorierung kann wie die Chlorierung zur Bildung von Elastomeren führen.Polymers with higher heat resistance and higher oxygen index (OI) (about 27%) can be obtained by sulfochlorination (Aseyeva R.M., Zaikov G. Ye., The Combustion of Polymer Materials, Moscow, Nauka, 1991, P. 150). Sulfochlorination can be like chlorination to form of elastomers.
(N.B. Der Sauerstoffindex OI ist der Sauerstoffmindestgehalt in einem Gemisch mit Stickstoff, bei dem eine stabile Verbrennung eines Probekörpers beobachtet wird.)(N.B. The oxygen index is OI the minimum oxygen content in a mixture with nitrogen, at a stable combustion of a test specimen is observed.)
Zur chemischen Modifizierung von Polystyrol wird Styrol mit Chlor, Brom oder Phosphor enthaltenden Monomeren copolymerisiert, nämlich Vinylchlorid, Vinylbromid, Vinylidenchlorid, chlorierten und bromierten Styrolen, Halogene enthaltenden Acrylaten, halogenierten Fumaraten, N-Phenylmaleinimiden, phosphoryliertem Styrol, halogenierten Vinyl- und Allylphosphonsäureestern, Phenyldichlorphosphin und Tris(methacryloylbromethyl)phosphat (Low Combustibility Polymer Materials, Hrsg. A.N. Pravednikov, Moskau, Khimiya, 1986, S. 132).For the chemical modification of Polystyrene is styrene containing chlorine, bromine or phosphorus Monomers copolymerized, namely Vinyl chloride, vinyl bromide, vinylidene chloride, chlorinated and brominated Styrenes, halogens containing acrylates, halogenated fumarates, N-phenylmaleimides, phosphorylated styrene, halogenated vinyl and Allylphosphonsäureestern, Phenyldichlorophosphine and tris (methacryloylbromethyl) phosphate (Low Combustibility Polymer Materials, ed. A.N. Pravednikov, Moscow, Khimiya, 1986, P. 132).
Mit der Methode der chemischen Modifizierung von Kohlenstoffkettenpolymeren zwecks Brandfestausrüstung kann man eine Brandschutzwirkung erhalten, die gegen verschiedene Behandlungen beständig ist. Dies erfordert jedoch Änderungen der Polymerherstellungstechnik und führt zum Auftreten einer Reihe negativer Eigenschaften im Endprodukt, was die Anwendungsmöglichkeiten für diese Methode einschränkt.With the method of chemical modification of carbon chain polymers for fireproofing purposes you get a fire protection effect against various treatments resistant is. However, this requires changes of polymer manufacturing technology and leads to the appearance of a number negative properties in the final product, what the application possibilities for this Method restricted.
Im Einsatzmaßstab liegen Methoden der chemischen Modifizierung weit hinter der Methode der Einarbeitung von Flammschutzmitteln und Flammschutzmittelsystemen in der Polymerverarbeitungsstufe zurück (Berlin A.A., Volfson S.A., Oshmyan V.G. et al., Principles of Creation of Fireproofed Polymer Materials, Moskau, Khimiya, 1990, S. 240).Methods of chemical are on the scale of use Modification far behind the method of incorporating flame retardants and flame retardant systems in the polymer processing stage (Berlin A.A., Volfson S.A., Oshmyan V.G. et al., Principles of Creation of Fireproofed Polymer Materials, Moscow, Khimiya, 1990, p. 240).
Das Verfahren der Herstellung von schwer brennbaren synthetischen Materialien durch Einarbeitung von Flammschutzmittels in die Polymerschmelze bei der Formgebung ermöglicht die Beibehaltung der bestehenden Technik zur Verarbeitung von Gegenständen, ist sehr wirtschaftlich und schafft Bedingungen zur Entwicklung ökologisch unbedenklicher Verfahren. Ferner gewährleistet es, daß die Brandfestausrüstung gegenüber Naßbehandlungen hochbeständig ist.The process of making flame retardant synthetic materials by incorporation of Flame retardant in the polymer melt during the shaping enables Preservation of the existing technology for processing objects very economical and creates conditions for ecological development safe procedure. It also ensures that the fire resistant equipment is highly resistant to wet treatments.
Die am meisten verwendeten Flammschutzmittel für Kautschuke sind Aluminiumtrihydroxid und Aluminiumoxid, die nicht nur die Brennbarkeit des Kautschuks herabsetzen, sondern auch den Nachteil der Rauchgasemission ausschalten.The most used flame retardants for rubbers are aluminum trihydroxide and aluminum oxide, which are not just flammability of the rubber, but also the disadvantage of flue gas emissions turn off.
Zur Herstellung von Zusammensetzungen, die die Verbrennung in Luft nicht unterstützen, muß der Füllgrad der Polymerzusammensetzung mit Flammschutzmittel mindestens 50% betragen, was das Verfahren zur Behandlung der Zusammensetzungen verkompliziert und die physikalischen und mechanischen Indikatoren herabsetzt (Low Combustility Polymer Materials, Hrsg. A.N. Pravednikov, Moskau, Khimiya, 1986, S. 132).To prepare compositions that The degree of filling of the polymer composition must not assist combustion in air with flame retardant be at least 50% what the procedure complicated to treat the compositions and the physical and mechanical indicators (Low Combustility Polymer Materials, ed. A.N. Pravednikov, Moscow, Khimiya, 1986, p. 132).
Bekannt ist auch die gemeinsame Verwendung von Al(OH)3 und Mg(OH)2 in Kombination mit Blähgraphit (Khokhlova L.A., Aseyeva R.P., Ruban L.V., International Conference on Low Combustibility Polymer Materials, Alma Ata, 1990, Band 1, S. 16–18).It is also known to use Al (OH) 3 and Mg (OH) 2 in combination with expanded graphite (Khokhlova LA, Aseyeva RP, Ruban LV, International Conference on Low Combustibility Polymer Materials, Alma Ata, 1990, Volume 1, p. 16-18).
Ein großes Problem bei der Verarbeitung von inerten Flammschutzmitteln besteht in der Migration von (mit dem Polymergitter unverträglichen) Additiven aus dem Polymergitter an dessen Oberfläche, da diese Additive nicht daran gebunden sind. Dies führt zu einer Verringerung der Brandschutzwirkung und erhöht im Kontakt mit der Oberfläche von Metallen die Korrosionsaktivität mit der Oberfläche der Metalle.A big problem in processing of inert flame retardants consists in the migration of (with incompatible with the polymer lattice) Additives from the polymer grid on its surface, because these additives are not are bound to it. this leads to a reduction in the fire protection effect and increased in contact with the surface of metals the corrosion activity with the surface of the Metals.
Wirksamere Flammschutzmittel für Polyolefine
und Synthesekautschuke sind bromorganische Flammschutzmittel, die
in Kombination mit dem synergistischen Additiv Antimontrioxid in
Polymere eingearbeitet werden (
Um Polyolefinen und Synthesekautschuken selbstverlöschende Eigenschaften zu verleihen, müssen organische Flammschutzmittel in hohen Konzentration (bis zu 40% Chlor oder 20–30% Brom) verwendet werden.To self-extinguishing polyolefins and synthetic rubbers To give properties high concentration of organic flame retardants (up to 40% Chlorine or 20-30% Bromine) can be used.
In verschiedenen Veröffentlichungen wird die Verwendung von rotem Phosphor (der polymeren Form des elementaren Phosphors) als Flammschutzmittel für Polyolefine beschrieben (Low Combustibility Polymer Materials, Hrsg. A.N. Pravednikov, Moskau, Khimiya, 1986, S. 132). Ein Polyethylen mit einem OI von 26,2% hat einen Phosphorgehalt von 8%. Bei der Verarbeitung von roten Phosphor enthaltenden Polyolefinen wird jedoch toxischer Phosphorwasserstoff (Phosphin) emittiert.In various publications will use red phosphorus (the polymeric form of the elementary Phosphors) as flame retardants for polyolefins (Low Combustibility Polymer Materials, ed. A.N. Pravednikov, Moscow, Khimiya, 1986, p. 132). Has a polyethylene with an OI of 26.2% a phosphorus content of 8%. When processing red phosphorus containing polyolefins, however, becomes toxic phosphorus (Phosphine) emitted.
Die Verwendung von Ammoniumpolyphosphaten als Flammschutzmittel für Polyolefine und Synthesekautschuke ist bekannt (GB-Patentanmeldung 2272444, MPC C 08F 8/40, C08F 9/44).The use of ammonium polyphosphates as a flame retardant for Polyolefins and synthetic rubbers are known (UK patent application 2272444, MPC C 08F 8/40, C08F 9/44).
Die Wirksamkeit von Ammoniumpolyphosphaten hängt davon ab, wie fein sie zerkleinert sind. Selbst bei sehr feinem Dispergierungsgrad ist jedoch zur Erzielung eines OI von 28% ein hoher Füllgrad (40–50 Gew.-%) erforderlich, was zu einer beträchtlichen Herabsetzung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials führt.The effectiveness of ammonium polyphosphates depends on it how finely they are crushed. Even with a very fine degree of dispersion however, to achieve an OI of 28%, a high degree of filling (40-50% by weight) required, resulting in a substantial Reduction of the physical and mechanical properties of the Leads.
Zahlreiche Untersuchungen wurden der Synthese von Amiden oder Alkylamiden der Phosphorsäure oder Alkylphosphonsäure und deren Verwendung als Flammschutzmittel zur Brandfestausrüstung von Polymermaterialien gewidmet. Aus Studien von Drews (Drews M.J., Textilveredlung, 1973, Band 8, S. 180–186) ging hervor, daß Verbindungen mit einer P-N-Bindung wirksamere Flammschutzmittel darstellen als Verbindungen mit P-O-Bindungen. Die Synthese von Phosphortriamid ist bereits beschrieben worden (Herlinger H., Textilveredlung, 1977, Band 12, S. 13– 20), und es wird vorgeschlagen, es zur Brandfest- ausrüstung von Cellulosematerialien zu verwenden. Die Reaktion wurde durch Umsetzung von Phosphorsäuretrichloranhydrid mit Ammoniak in Chloroform bei einer Temperatur von 10°C durchgeführt. Ein Problem mit dem so erhaltenen Flammschutzmittel besteht in der Herabsetzung der physikalischen und mechanischen Indikatoren von damit modifizierten Polymermaterialien um 50–60%.Numerous investigations have been carried out the synthesis of amides or alkylamides of phosphoric acid or alkylphosphonic and their use as flame retardants for fireproofing Dedicated to polymer materials. From studies by Drews (Drews M.J., Textilveredlung, 1973, Volume 8, pp. 180-186) showed that connections with a P-N bond represent more effective flame retardants than Connections with P-O bonds. The synthesis of phosphorus triamide has already been described (Herlinger H., Textilveredlung, 1977, volume 12, pp. 13-20), and it is proposed to use it for fireproofing To use cellulose materials. The reaction was accomplished by implementing Phosphorsäuretrichloranhydrid performed with ammonia in chloroform at a temperature of 10 ° C. On The problem with the flame retardant thus obtained is that it is reduced of the physical and mechanical indicators of the modified Polymer materials by 50-60%.
Zur Beseitigung dieses Problems wurde durch Behandlung von Phosphoroxidchlorid mit Dimethylamin und Methylamin Pentamethylphosphorsäuretriamid hergestellt (L. Blanc R.B., Text. Chem. Colorist, 1975, Band 7, Nr. 10, S. 23-25). Die synthetisierten Verbindungen besaßen jedoch eine hohe Wärmebeständigkeit und waren daher als Brandschutzmittel für Polymermaterialien weniger wirksam.To solve this problem has been through Treatment of phosphorus oxychloride with dimethylamine and methylamine Pentamethylphosphorsäuretriamid (L. Blanc R.B., Text. Chem. Colorist, 1975, Volume 7, No. 10, pp. 23-25). However, the synthesized compounds had high heat resistance and were therefore less of a fire retardant for polymer materials effective.
In einer anderen Arbeit wurde ein Verfahren zur Synthese von Methylphosphonsäurediamid durch Behandlung von Methylphosphonsäuredichloranhydrid mit flüssigem Ammoniak in Chloroform-Medium vorgeschlagen (Ratz R.J., J. Am. Chem. Soc., 1955, Band 77, S. 4170–4171). Alle Reagenzien einschließlich des Lösungsmittels waren wasserfrei. Wie diese Arbeit zeigte, hat Methylphosphonsäurediamid, das sich beim Kochen in einem Medium aus Diethylamin und Chloroform aus der Reaktionsmischung abscheidet, eine geringe Beständigkeit gegenüber hydrolysierend wirkenden Agenzien und geht selbst unter der Einwirkung der Feuchtigkeit in der Luft allmählich über das Ammoniaksalz in die Methylphosphonsäure über. Aufgrund dieses Problems kann diese Verbindung nicht als Flammschutzmittel zur Einarbeitung in schmelzflüssiges Polymer empfohlen werden.In another work a Process for the synthesis of methylphosphonic acid diamide by treatment of methylphosphonic dichloroanhydride with liquid Ammonia in chloroform medium proposed (Ratz R.J., J. Am. Chem. Soc., 1955, volume 77, pp. 4170-4171). All reagents included of the solvent were anhydrous. As this work showed, methylphosphonic acid diamide, that when cooking in a medium of diethylamine and chloroform separates from the reaction mixture, a low resistance across from hydrolyzing agents and goes even under the action the moisture in the air gradually into the ammonia salt Methylphosphonic acid via. by virtue of this problem cannot use this compound as a flame retardant for incorporation into molten Polymer are recommended.
Zur Beseitung dieses Nachteils wurde in der RU-PS 20993384 vorgeschlagen, teilhydrolysiertes Methylphosphonsäurediamid – das Ammoniaksalz von Methylphosphonsäurediamid – in einer wärmebeständigen Hülle auf- Basis von Polyaramiden zu mikroverkapseln. Das hergestellte Flammschutzmittel weist jedoch eine für Polyolefine unzureichende Brandschutzwirkung auf und kann nur zur Verringerung der Brennbarkeit von Polyamiden und Polyestern empfohlen werden. Es sei darauf hingewiesen, daß es schwierig ist, das Verfahren der Mikroverkapselung in Polyaramid-Hüllen ohne strukturelle Mängel durchzuführen.To eliminate this disadvantage proposed in RU-PS 20993384, partially hydrolyzed methylphosphonic acid diamide - the ammonia salt of Methylphosphonic acid diamide - in one heat-resistant cover Base of polyaramides to microencapsules. The flame retardant produced however assigns one for Polyolefins have insufficient fire protection and can only be used for Reduction in flammability of polyamides and polyesters recommended become. It should be noted that the procedure is difficult the microencapsulation in polyaramide casings without structural defects.
Die Verwendung von Organosiliciumverbindungen zur Modifizierung von Flammschutzmitteln und zur Erleichterung der Verarbeitung von hochgefüllten Zusammensetzungen ist bekannt. Zur Erleichterung der Verarbeitung werden modifizierende Additive in die Zusammensetzungen eingearbeitet: z. B. gibt es eine bekannte schwer brennbare Zusammensetzung (Bolikhova V.D., Drobinin A.N., Plastic Masses, Moskau, Z.-S. 1994, S. 46–51), die das Antipyren Al(OH)3 und als modifizierendes Additiv Kiesel- und Polykieselsäuren enthalten.The use of organosilicon compounds to modify flame retardants and to facilitate the processing of hochge filled compositions is known. To facilitate processing, modifying additives are incorporated into the compositions: e.g. B. there is a known flame-retardant composition (Bolikhova VD, Drobinin AN, Plastic Masses, Moscow, Z.-S. 1994, pp. 46-51), the antipyrene Al (OH) 3 and as a modifying additive silica and Contain polysilicic acids.
Halogene enthaltende organische Verbindungen werden zur Modifizierung von Heterokettenpolymeren, insbesondere Polyestern, verwendet. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um Brom enthaltende aromatische Flammschutzmittel. Sie werden wegen ihrer höheren Wärmebeständigkeit und geringeren Rauchgasentwicklung im Vergleich zu Halogene enthaltenden aliphatischen Verbindungen verwendet (Namets R.C., Plastics Compounding, 1984, Band 7, Nr. 4, S. 26–39). Zur Verringerung der Rauchgasentwicklung verwendet man spezielle Additive, wenn Halogene enthaltende Flammschutzmittel eingearbeitet werden. Die wirksamsten dieser Additive sind die Oxide von Aluminium, Zink und Zinn (Cusack P.A., Fire and Mater., 1986, Band 1, Nr. 1, S. 41–46). Halogens containing organic compounds are used to modify hetero chain polymers, especially polyesters. These are mainly aromatic flame retardants containing bromine. They are used because of their higher heat resistance and less smoke generation compared to halogens containing aliphatic compounds (Namets RC, Plastics Compounding, 1984, Volume 7, No. 4, pp. 26-39). Special additives are used to reduce the development of flue gas when flame retardants containing halogens are incorporated. The most effective of these additives are the oxides of aluminum, zinc and tin (Cusack PA, Fire and Mater., 1986, Volume 1, No. 1, pp. 41-46).
Problematisch sind bei der Verwendung von Halogene enthaltenden Flammschutzmitteln die geringe Beständigkeit der hergestellten Materialien gegenüber der Einwirkung von ultravioletter Strahlung, ihre hohe Toxizität und die Korrosion der Einrichtungen bei der Verarbeitung.Are problematic in use of flame retardants containing halogens the low resistance of the manufactured materials against the influence of ultraviolet Radiation, its high toxicity and the corrosion of the equipment during processing.
Die oben aufgeführten Nachteile treffen auf Phosphor – Bisphenol S enthaltende Flammschutzmittel größtenteils nicht zu (Horrocks A.P., Polym. Degrad. Stab., 1996, Band 54, S. 143–154). Die kommerzielle Firma Albright and Wilson vertreibt ein cyclisches Phosphonat mit der Bezeichnung Amgard 1045 (GB-Patentanmeldung 2250291, MPC C08K 8/03, 7/04).The disadvantages listed above apply to phosphorus bisphenol Flame retardants containing S mostly not too (Horrocks A.P., Polym. Degrad. Stab., 1996, volume 54, pp. 143-154). The commercial company Albright and Wilson sells a cyclic Phosphonate with the designation Amgard 1045 (GB patent application 2250291, MPC C08K 8/03, 7/04).
Die Einarbeitung von rotem Phosphor (1-15 Gew.-%) und Melamincyanurat (4–15 Gew.-%) in einen Polyester ermöglicht die Herstellung eines hochfesten Materials (GB-Patentanmeldung 2250291, MPC C08K 8/03, 7/04). Das dort beschriebene Verfahren zur Applikation von ein hohes Brandrisiko aufweisendem rotem Phosphor ist ziemlich komplex. Außerdem verfärben sich die hergestellten Polyesterzusammensetzungen in gewissem Maße.Incorporation of red phosphorus (1-15% by weight) and melamine cyanurate (4-15% by weight) in a polyester allows the manufacture of a high strength material (GB patent application 2250291, MPC C08K 8/03, 7/04). The application procedure described there red phosphorus, which has a high risk of fire, is quite complex. Moreover discolour the polyester compositions produced to some extent.
Die Firma Hoechst (Deutschland) stellt brandgeschützte Polyesterfasern unter Verwendung einer Phosphor enthaltenden bifunktionellen Verbindung als Flammschutzmittel her. Diese Verbindung wird unter der Bezeichnung Trevira FR und CS vertrieben (Baranova T.L., Smirnova T.V., Ayzenshteyn E.M., Fireproofed Polyester Fibres, Information Review, Series Chemical Fibre Industry, Moskau, NIITEKhIM, 1986, S. 42). Die Brandschutzeigenschaften dieser Fasern sind jedoch nicht gut genug, und für einen Phosphorgehalt von 0,8– 1,0 Gew.-% beträgt der OI 26–27%.The company Hoechst (Germany) provides fire-protected polyester fibers using a phosphorus-containing bifunctional compound as a flame retardant. This connection is called Trevira FR and CS distributed (Baranova T.L., Smirnova T.V., Ayzenshteyn E.M., Fireproofed Polyester Fibers, Information Review, Series Chemical Fiber Industry, Moscow, NIITEKhIM, 1986, p. 42). The fire protection properties however, these fibers are not good enough and for a phosphorus content of 0.8-1.0 % By weight the OI is 26-27%.
Eine intensive Entwicklung erfuhr in den letzten Jahren die Tendenz zur Einarbeitung von Antipyren-Additiven in Polymerzusammensetzungen in Form von Mikrokapseln.It has undergone intensive development in recent years the tendency to incorporate antipyrene additives in polymer compositions in the form of microcapsules.
Mikroverkapselungsmethoden sind für Tetrafluordibromethan (Siedepunkt 47,5°C) und Tetrachlordifluorethan (Siedepunkt 92,8°C) entwickelt worden. Für die Schale werden Gelatine und Gummi arabicum verwendet. Die italienische Firma Eurand hat die technische Produktion von mikroverkapseltem Tetrafluordibromethan (Freon – 114 B2) organisiert (Aleksandrov L.V, Smirnova T.V., Khalturinskiy N.A., Fireproofed Materials, Moskau, VNIIPI, 1991, S. 89).Microencapsulation methods are for tetrafluorodibromoethane (Boiling point 47.5 ° C) and tetrachlorodifluoroethane (boiling point 92.8 ° C) have been developed. For the bowl gelatin and gum arabic are used. The Italian company Eurand has the technical production of microencapsulated tetrafluorodibromethane (Freon - 114 B2) organized (Aleksandrov L.V, Smirnova T.V., Khalturinskiy N.A., Fireproofed Materials, Moscow, VNIIPI, 1991, p. 89).
Es gibt bekannte Brandschutzzusammensetzungen,
in denen das Antipyren in einer Polymerhülle eingeschlossen ist, z.
B. eine Zusammensetzung auf Basis von Polyolefinen, die als Flammschutzmittel
in einer Polyurethanhülle
verkapseltes Al (OH)3 enthält (EP A
0411971 B 1, C 08 K 9/08, 1995), oder eine Zusammensetzung, die
mikroverkapseltes Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat in einer Hülle aus
Polyvinylalkohol oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz enthält (
Problematisch ist bei den bekannten Polymerzusammensetzungen mit mikroverkapseltem Flammschutzmittel der hohe Flammschutzmittel-Füllgrad (bis zu 60%), der zu niedrigen physikalischen und mechanischen Indikatoren führt.The problem with the known Polymer compositions with microencapsulated flame retardant the high level of flame retardant (up to 60%) of low physical and mechanical indicators leads.
Noch ein weiteres großes Problem bei den bekannten Zusammensetzungen besteht darin, daß es unmöglich ist, sie bei T > 200°C zu verarbeiten (d.h. sie können nicht geformt werden), da Al(OH)3 bei T > 180°C abgebaut wird und die Polymerhüllen der mikroverkapselten Flammschutzmittel in den bekannten Zusammensetzungen schon bei 160–190°C abgebaut zu werden beginnen, was zur Freisetzung des Antipyrens aus der Hülle und dessen Zersetzung führt, wodurch die Brandwidrigkeit der Zusammensetzungen verringert wird und die Zusammensetzungen schwerer zu verarbeiten sind.Yet another major problem with the known compositions is that it is impossible to process them at T> 200 ° C (ie they cannot be molded) since Al (OH) 3 is degraded at T> 180 ° C and the polymer shells of the microencapsulated flame retardants in the known compositions begin to degrade at 160-190 ° C, which leads to the release of the antipyrene from the shell and its decomposition, which reduces the fire resistance of the compositions and the compositions are more difficult to process.
Es gibt eine bekannte Polymerzusammensetzung auf Basis von Polyolefinen, die in Melamin-Formaldehyd-Harz mikroverkapselten roten Phosphor enthält (EP A 0250662, MPC C 08 K 9/10, 1986). Melamin-Formaldehyd-Harz ist etwas stabiler als die Antipyrenhülle in den anderen bekannten Zusammensetzungen, aber bei T > 200–220°C beginnt es sich ebenfalls zu zersetzen, gefolgt von der Hydrolyse des roten Phosphors und der Bildung hochgiftiger Phosphine. Folglich handelt es sich auch hierbei um eine Zusammensetzung, die nicht durch Formen verarbeitet werden kann, da dies bei zu hohen Temperaturen (250–280°C) geschieht.There is a known polymer composition based on polyolefins microencapsulated in melamine-formaldehyde resin contains red phosphorus (EP A 0250662, MPC C 08 K 9/10, 1986). Melamine-formaldehyde resin is somewhat more stable than the antipyrene shell in the other known ones Compositions, but it starts at T> 200-220 ° C also decompose, followed by hydrolysis of the red one Phosphorus and the formation of highly toxic phosphines. Hence acts it is also a composition that is not processed by molding can be because this happens at too high temperatures (250-280 ° C).
Gegenstand der ErfindungObject of the invention
Trotz der Vielzahl von vorgeschlagenen Verfahren zur Verringerung der Brennbarkeit von Polymermaterialien bleibt das Problem der Herstellung von Flammschutzmitteln für Polymermaterialien und wirksameren Mitteln zur Herstellung von schwer brennbaren Polymerzusammensetzungen akut. Die vorliegende Erfindung richtet sich hauptsächlich auf die Lösung dieses Problems.Despite the variety of methods proposed to reduce the flammability of polymer materials, the problem of manufacturing flame retardants for polymer materials and more effective agents for the production of flame-retardant polymer compositions. The present invention is primarily aimed at solving this problem.
Andere Probleme, die durch die Erfindung bewältigt werden, sind:
- – Verringerung des Rauchgasbildungsvermögens bei der Pyrolyse und Verbrennung von brandgeschützten Polymerzusammensetzungen;
- – Verbesserung der Bearbeitbarkeit von Polymerzusammensetzungen;
- – Ermöglichung der Implementierung der entwickelten Verfahren unter Verwendung von bereits in Produktionslinien für die Behandlung von Polyolefinen und Synthesekautschuken installierten Einrichtungen.
- - Reduction of the smoke generation capacity during the pyrolysis and combustion of fire-protected polymer compositions;
- - Improving the machinability of polymer compositions;
- - Enabling the implementation of the developed processes using equipment already installed in production lines for the treatment of polyolefins and synthetic rubbers.
Die Autoren der vorliegenden Erfindung haben zuvor die Verwendung des mikroverkapselten Antipyrens T-2 als Flammschutzmittel für Polyethylen und Polypropylen vorgeschlagen (Zubkova N.S. et al., Plastmassy, 1996, Nr. 5., S. 35–36). Hierbei handelt es sich um ein technisches Gemisch aus zwei Einzelverbindungen – dem Ammoniumsalz von Methylphosphonsäure und Ammoniumchlorid.The authors of the present invention previously used the microencapsulated antipyrene T-2 as a flame retardant for Polyethylene and polypropylene proposed (Zubkova N.S. et al., Plastmassy, 1996, No. 5, pp. 35-36). This is a technical mixture of two individual compounds - the ammonium salt of methylphosphonic acid and ammonium chloride.
Später entdeckten die Autoren zu ihrer Überraschung, daß eine Komplexverbindung aus dem Ammoniaksalz von Methylphosphonsäureamid und Ammoniumchlorid einen wirksameren Brandschutz liefert als das oben angesprochene technische Gemisch. In Abwesenheit einer Theorie zur Begründung dieses unerwarteten Ergebnisses kann angenommen werden, daß Komplexverbindungen aktivere Katalysatoren für die Koksbildungsprozesse darstellen, die für die Verringerung der Brennbarkeit von Polymermaterialien verantwortlich sind.The authors later discovered to her surprise that a Complex compound from the ammonia salt of methylphosphonic acid amide and ammonium chloride provides more effective fire protection than that Technical mixture mentioned above. In the absence of a theory to justify this unexpected result, it can be assumed that complex compounds more active catalysts for which represent coke formation processes for reducing combustibility of polymer materials are responsible.
Gegenstand der Erfindung ist somit
hauptsächlich
die Herstellung eines neuen Flammschutzmittels für Polymerzusammensetzungen,
für die
wir Komplexverbindungen aus dem Ammoniaksalz eines Alkylphosphonsäureamids
und Ammoniumchlorid der Formel (I)
worin R für einen
C1-3-Alkylrest steht, vorschlagen.The invention thus relates primarily to the production of a new flame retardant for polymer compositions for which we have complex compounds from the ammonia salt of an alkylphosphonic acid amide and ammonium chloride of the formula (I)
where R is a C 1-3 alkyl radical, suggest.
Es wurde experimentell ermittelt, daß in dieser Komplexverbindung etwa 1,8 Moleküle Ammoniumchlorid pro Molekül Ammoniaksalz des Alkylphosphonsäureamids vorliegen.It was determined experimentally that in this complex compound about 1.8 molecules of ammonium chloride per molecule of ammonia salt of the alkylphosphonic acid amide available.
Zur Herstellung der neuen Komplexverbindung gemäß Formel (I) kann man Alkylphosphonsäuredichloranhydrid in einem Medium aus organischem Lösungsmittel bei einer Temperatur von 10–20°C mit gasförmigem Ammoniak umsetzen.To produce the new complex compound according to formula (I) one can alkylphosphonic dichloroanhydride in an organic solvent medium at one temperature from 10–20 ° C with gaseous ammonia implement.
Das Flammschutzmittel, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, kann nach verschiedenen Methoden verwendet werden.The flame retardant that the object The present invention forms can by various methods be used.
Zur Bereitstellung von verbesserten Brandschutzeigenschaften bei solchen Polymeren wie Polyethylen, Polyproplyen und den Copolymeren verschiedener darauf basierender Zusammensetzungen sollte das hergestellte Flammschutzmittel in der Polymerverarbeitungsstufe eingearbeitet werden.To provide improved Fire protection properties of such polymers as polyethylene, Polypropylene and the copolymers of various based on it The flame retardant produced should be in the compositions Polymer processing stage are incorporated.
So kann man beispielsweise das neue Flammschutzmittel mit dem Polymer coextrudieren und danach die Polymerfaser formen und wieder zu Granulat verarbeiten.For example, you can use the new flame retardant co-extrude with the polymer and then shape the polymer fiber and process it back into granules.
Bei einem weiteren beanspruchten Verfahren zur Herstellung von Polymermaterialien des obigen Typs wird das neue Flammschutzmittel mit der Polymerzusammensetzung gemischt, wonach die Masse gewalzt und zu Gegenständen verpreßt wird.Another claimed Process for the preparation of polymer materials of the above type the new flame retardant is mixed with the polymer composition, after which the mass is rolled and pressed into objects.
Für die oben beschriebenen Verfahren und andere ist es zur Herstellung von ein geringes Brandrisiko aufweisenden Polymermaterialien bei Einarbeitung des von den Autoren entwickelten Flammschutzmittels in das Polymer im Laufe seiner Verarbeitung empfehlenswert, zunächst das Flammschutzmittel in einer Polymerhülle mikrozuverkapseln, wobei die Kapselgröße 5 bis 25 μm beträgt. Zur Herstellung der Mikrokapselhülle kann man Polyethylen oder Polyorganosiloxane, insbesondere Polyvinylmethyldiethoxysiloxan oder Polyaminopropylethoxysiloxan verwenden. Zur Herstellung von ein geringes Brandrisiko aufweisenden Polymermaterialien, wie Polyester- und Epoxidharzen, muß das neue Flammschutzmittel in die Polymerzusammensetzung eingearbeitet werden, bevor sie fest wird.For the methods described above and others are there to manufacture of low fire risk polymer materials Incorporation of the flame retardant developed by the authors Recommended in the course of its processing in the polymer, initially that Flame retardant microencapsulated in a polymer shell, where the capsule size 5 to Is 25 μm. For the production the microcapsule shell can be polyethylene or polyorganosiloxanes, especially polyvinylmethyldiethoxysiloxane or use polyaminopropylethoxysiloxane. For production of low fire risk polymer materials such as polyester and epoxy resins, that must new flame retardants incorporated into the polymer composition before it becomes firm.
Diese Zusammensetzungen können breite Anwendung als Bindemittel für Glaskunststoffe, Dichtungsmittel, Gußisolierung und Klebstoffe, als Schutzüberzüge für verschiedene Materialien und zur Herstellung von Gegenständen durch Gießen in vielen technischen Gebieten, wie z. B in der Elektrotechnik und Elektronik, und auch im Baugewerbe, in der Luftfahrt, im Schiffsbau usw. findenThese compositions can be widely used as a binder for Glass plastics, sealants, cast insulation and adhesives, as protective covers for various Materials and for making objects by casting in many technical fields, such as B in electrical engineering and electronics, and also in construction, aviation, shipbuilding, etc.
In festem Zustand handelt es sich bei den hergestellten Zusammensetzungen um feste undurchdringliche Materialien, die nicht in organischen Lösungsmitteln löslich sind, gegenüber der Einwirkung von Säuren und Basen beständig sind, gute thermische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften, mechanische Eigenschaften und elektrische Isolier ungseigenschaften aufweisen, keine leichtflüchtigen Bestandteile enthalten und beim Austragen aus einer Flamme verlöschen.It is in a solid state in the compositions produced around solid impenetrable Materials that are not soluble in organic solvents, across from the action of acids and bases resistant are, good thermal properties, physical properties, mechanical properties and electrical insulation ungseigenschaften have no volatile Contain components and extinguish when discharged from a flame.
Das neue Flammschutzmittel kann auch zur Herstellung von ein geringes Brandrisiko aufweisenden Synthesekautschuken verwendet werben.The new flame retardant can too for the production of synthetic rubbers with a low fire risk used to advertise.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In diesen Beispielen:
- – ist der Sauerstoffindex OI der Sauerstoffmindestgehalt in einem Gemisch mit Stickstoff, bei dem eine stabile Verbrennung eines Probekörpers nach Entfernung der Zündquelle beibehalten wird;
- – ist die Nachbrennzeit die Verbrennungszeit des Probekörpers nach Entfernung der Zündquelle;
- – ist die Flammwidrigkeitsklasse PV eine Note von 0 bis 4, die gemäß GOST 28157–89, einer Norm der ehemaligen UdSSR, bestimmt wurde.
- - the oxygen index OI is the minimum oxygen content in a mixture with nitrogen, in which a stable combustion of a test specimen is maintained after removal of the ignition source;
- - the afterburn time is the burn time of the test specimen after removal of the ignition source;
- - the flame retardancy class PV is a grade from 0 to 4, which was determined according to GOST 28157–89, a norm of the former USSR.
Beispiele für die Ausführung der Erfindung Beispiel 1. Herstellung der Komplexverbindung.Examples of the execution of the Invention Example 1. Preparation of the complex compound.
300 ml Chloroform werden bei einer Temperatur von 10°C mit gasförmigem Ammoniak gesättigt. Die erhalte Lösung wird über einen Zeitraum von zwei Stund langsam mit einer Lösung von Methylphosphonsäure dichloranhydrid 60 g Methylphosphonsäuredichloranhydrid in Lösung in 200 ml Chloroform) versetzt. Es wird kontinuierlich Ammoniak durch die Lösung geblasen, um das alkalische Medium (pH = 9) aufrechtzuerhalten. Die Temperatur des Verfahrens sollte 20°C nicht überschreiten. Der sich bildende Bodensatz wird auf einem Büchner-Trichter abfiltriert und im Vakuumschrank getrocknet. Die Ausbeute an synthetisiertem Produkt beträgt 78,9%. Die Summenformel ist CH16,3PN3,8O2Cl1,8.300 ml of chloroform are saturated with gaseous ammonia at a temperature of 10 ° C. A solution of methylphosphonic acid dichloroanhydride (60 g methylphosphonic acid dichloroanhydride in solution in 200 ml chloroform) is slowly added to the solution obtained over a period of two hours. Ammonia is continuously blown through the solution to maintain the alkaline medium (pH = 9). The temperature of the process should not exceed 20 ° C. The sediment that forms is filtered off on a Büchner funnel and dried in a vacuum cabinet. The yield of the synthesized product is 78.9%. The empirical formula is CH 16.3 PN 3.8 O 2 Cl 1.8 .
Elementaranalyse: Gefunden: C 5,8, H 8,1, P 14,3, N 24,9, Cl 30,7; Berechnet: C 5,8, H 7,8, P 14,9, N 25,5, Cl 30,6.Elemental analysis: Found: C 5.8, H 8.1, P 14.3, N 24.9, Cl 30.7; Calculated: C 5.8, H 7.8, P 14.9, N 25.5, Cl 30.6.
Die Bildung der Komplexverbindung wurde mittels thermogravimetrischer Analyse (TGA), Differentialkalorimetrie (DSC) und Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (RPES) bewiesen.The formation of the complex compound was performed using thermogravimetric analysis (TGA), differential calorimetry (DSC) and X-ray photoelectron spectroscopy (RPES) proven.
Die TGA-Kurve der Komplexverbindung aus dem Ammoniaksalz des Metaphosphonsäureamids und Ammoniumchlorid enthält einen Thermooxidations-Zersetzungspeak im Temperaturintervall von 240–400°C mit einem Maximum bei 348°C, das für die einzelne Verbindung charakteristisch ist. Die DSC-Daten zeigen, daß das synthetisierte Produkt bei einer Temperatur von 202°C (ein Peak), die wesentlich höher liegt als der Schmelzpunkt des reinen Ammoniaksalzes des Methylphosphonsäureamids (124°C), schmilzt.The TGA curve of the complex compound from the ammonia salt of metaphosphonic acid amide and ammonium chloride contains a thermal oxidation decomposition peak in the temperature range of 240-400 ° C with a Maximum at 348 ° C, that for the single connection is characteristic. The DSC data show that this synthesized product at a temperature of 202 ° C (one peak), the much higher is the melting point of the pure ammonia salt of methylphosphonic acid amide (124 ° C), melts.
Das RPES-Spektrum des. synthetisierten Produkts zeigt eine ungewöhnlich niedrige Bindungsenergie der 2p-Elektronen des Chlorniveaus (198,1 eV), was auf die Bildung der Komplexverbindung hindeutet. Das N1S-Spektrum enthält zwei Hauptpeaks – bei einer Bindungsenergie von 400,2 eV, entsprechend den P-N-Bindungen, und bei einer Bindungsenergie von 401,7 eV, entsprechend dem Stickstoff in Ammoniakform, die beträchtlich niedriger liegt als die Stickstoffbindung in NH4Cl.The RPES spectrum of the synthesized product shows an unusually low binding energy of the 2p electrons of the chlorine level (198.1 eV), which indicates the formation of the complex compound. The N1 S spectrum contains two main peaks - at a binding energy of 400.2 eV, corresponding to the PN bonds, and at a binding energy of 401.7 eV, corresponding to the nitrogen in ammonia form, which is considerably lower than the nitrogen bond in NH 4 Cl.
Beispiel 2. Example 2.
Eine Zusammensetzung aus 75 g Polypropylenkrümeln und 25 g erfindungsgemäßem Flammschutzmittel werden in einen Schneckenextruder eingetragen. Die Formgebung erfolgt bei 170°C. Die homogene Schmelze tritt in ein Wasserbad (18–25°C) ein und wird der Granulation zugeführt. Das modifizierte Polyethylen hat einen OI von 27,6, keine Nachbrennzeit, die Flammwidrigkeitsklasse PV-0 gemäß UdSSR-Norm (GOST 28157-89).A composition of 75 g polypropylene crumbs and 25 g of flame retardant according to the invention are fed into a screw extruder. The shaping takes place at 170 ° C. The homogeneous melt enters a water bath (18-25 ° C) and becomes the granulation fed. The modified polyethylene has an OI of 27.6, no afterburn time, flame resistance class PV-0 according to the USSR standard (GOST 28157-89).
Beispiel 3.Example 3.
Eine Zusammensetzung aus 75 g Polypropylenkrümeln und 25 g erfindungsgemäßem, in einer Polyethylenhülle (enthaltend 10 Gew.-% Flammschutzmittel, Mikrokapselgröße 25 μm) verkapseltem Flammschutzmittel wird analog Beispiel 1 verarbeitet. Formgebungstemperatur 230°C. Das modifizierte Polypropylen hat einen OI von 28,2, keine Nachbrennzeit und die Flammwidrigkeitsklasse PV-0.A composition of 75 g polypropylene crumbs and 25 g of the invention, in a polyethylene cover (containing 10 wt .-% flame retardant, microcapsule size 25 μm) encapsulated flame retardant is processed analogously to Example 1. Molding temperature 230 ° C. The modified polypropylene has an OI of 28.2, no afterburn time and the flame retardancy class PV 0th
Beispiel 4.Example 4.
Eine Zusammensetzung aus 90 g Polyesterkrümeln und 10 g erfindungsgemäßem, in einer Hülle (enthaltend 5 Gew.-% Flammschutzmittel, Mikrokapselgröße 10 μm) mikroverkapseltem Flammschutzmittel wird analog Beispiel 1 verarbeitet. Formgebungstemperatur ~270°C. Der modifizierte Polyester hat einen OI von 29,6%, keine Nachbrennzeit und die Flammwidrigkeitsklasse PV-0.A composition of 90 g polyester crumbs and 10 g of the invention, in an envelope (containing 5% by weight flame retardant, microcapsule size 10 μm) microencapsulated flame retardant is processed analogously to Example 1. Molding temperature ~ 270 ° C. The modified Polyester has an OI of 29.6%, no afterburn time and the flame resistance class PV 0th
Beispiel 5.Example 5.
Eine Zusammensetzung aus 85 g Polyesterkrümeln und 15 g erfindungsgemäßem, in einer Ethylenhülle (enthaltend 2 Gew.-% Flammschutzmittel, Mikrokapselgröße 10 μm) mikroverkapseltem Flammschutzmittel wird analog Beispiel 1 verarbeitet. Formgebungstemperatur 270°C. Der modifizierte Polyester hat einen OI von 31,0, keine Nachbrennzeit und die Flammwidrigkeitsklasse PV-0.A composition of 85 g polyester crumbs and 15 g of the invention, in an ethylene shell (containing 2% by weight of flame retardant, microcapsule size 10 μm) microencapsulated flame retardant is processed analogously to Example 1. Molding temperature 270 ° C. The modified polyester has an OI of 31.0, no afterburn time and the flame retardancy class PV 0th
Beispiel 6.Example 6.
100 g Epoxidharz werden mit 10 g Härter und 15 g erfindungsgemäßem Flammschutzmittel gemischt und bei Raumtemperatur 48 Stunden fest werden gelassen; die so modifizierte feste Zusammensetzung wird zu einem schwer brennbaren Material. Der OI (Sauerstoffindex) beträgt 35, die Nachbrennzeit ist gleich null und die Flammwidrigkeitsklasse ist PV-0.100 g epoxy resin with 10 g Harder and 15 g of flame retardant according to the invention mixed and allowed to solidify at room temperature for 48 hours; the solid composition thus modified becomes a flame-retardant Material. The OI (oxygen index) is 35, the afterburn time is is zero and the flame resistance class is PV-0.
Beispiel 7.Example 7.
Glasfaser wird mit einer gemäß Beispiel 5 hergestellten Epoxidzusammensetzung gesättigt und bei einer Temperatur von 60–80°C 20–30 Minuten fest werden gelassen. Die erhaltene Zusammensetzung enthält 40 Gew.-% Bindemittel (Epoxidzusammensetzung) und 60 Gew.-% Füllstoff (Glasfaser). Das Verbundmaterial ist schwer brennbar und hat keine Nachbrennzeit und die Flammwidrigkeitsklasse PV-0.Glass fiber is saturated with an epoxy composition prepared according to Example 5 and allowed to solidify at a temperature of 60-80 ° C for 20-30 minutes. The composition obtained contains 40% by weight of binder (epoxy together composition) and 60 wt .-% filler (glass fiber). The composite material is flame-retardant and has no afterburn time and flame retardancy class PV-0.
Beispiel 8.Example 8.
Eine Zusammensetzung aus 60 g ungesättigtem Polyesterharz, 15 g erfindungsgemäßem, in einer Polyaminopropylethoxysiloxan-Hülle (enthaltend 5 Gew.-% Flammschutzmittel, Mikrokapselgröße 15 μm) mikroverkapseltem Flammschutzmittel und 25 g Stapelfaser (Viskose, Polycaproamid) wurde bei einer Temperatur von 180°C und einem Druck von 80 kg/cm2 verpreßt. Die erhaltenen Kunststoffe haben einen OI von 29,5% und keine Nachbrennzeit.A composition of 60 g unsaturated polyester resin, 15 g according to the invention, in a polyaminopropylethoxysiloxane shell (containing 5 wt .-% flame retardant, microcapsule size 15 μm) microencapsulated flame retardant and 25 g staple fiber (viscose, polycaproamide) was at a temperature of 180 ° C and a pressure of 80 kg / cm 2 pressed. The plastics obtained have an OI of 29.5% and no afterburn time.
Beispiel 9.Example 9.
Eine Zusammensetzung aus 80 g Kautschukmischung mit Butadien-Styrol-Kautschuk und 20 g erfindungsgemäßem Flammschutzmittel wird gründlich gemischt, bei einer Temperatur von 140–150°C gewalzt und dann bei einer Temperatur von 170–180°C zu Gegenständen verpreßt. Die modifizierte Kautschukmischung hat einen OI von 28% und keine Nachbrennzeit.A composition of 80 g rubber mixture with butadiene-styrene rubber and 20 g of flame retardant according to the invention will be thorough mixed, rolled at a temperature of 140-150 ° C and then at a Temperature of 170-180 ° C pressed to objects. The modified rubber compound has an OI of 28% and no afterburn time.
Beispiel 10.Example 10.
Eine Zusammensetzung aus 85 g Kautschukmischung auf Basis von Isoprenkautschuk und 15 g erfindungsgemäßem, in einer Polyaminoethoxysiloxan-Hülle (enthaltend 5 Gew.-% Flammschutzmittel, Mikrokapselgröße 15 μm) mikroverkapseltem Flammschutzmittel wird analog Beispiel 5 verarbeitet. Die modifizierte Kautschukmischung hat einen OI von 28,1 und keine Nachbrennzeit.A composition of 85 g rubber mixture based on isoprene rubber and 15 g of the invention, in a polyaminoethoxysiloxane shell (containing 5% by weight of flame retardant, microcapsule size 15 μm) microencapsulated flame retardant is processed analogously to Example 5. The modified rubber compound has an OI of 28.1 and no afterburn time.
Beispiel 11.Example 11.
Eine Zusammensetzung aus 80 g Polymethylmethacrylat und 20 g erfindungsgemäßem Flammschutzmittel wird analog Beispiel 1 bei einer temperatur von 220°C verarbeitet. Das modifizierte Polymethylmethacrylat hat einen OI von 27,2 und keine Nachbrennzeit.A composition of 80 g polymethyl methacrylate and 20 g of flame retardant according to the invention is processed analogously to example 1 at a temperature of 220 ° C. The modified polymethyl methacrylate has an OI of 27.2 and no afterburn time.
Beispiel 12.Example 12.
Eine Zusammensetzung aus 75 g Polycaproamid (PCA) und 25 g erfindungsgemäßem, in einer Ethylenhülle (enthaltend 10 Gew.-% Flammschutzmittel, Mikrokapselgröße 25 μm) mikroverkapseltem Flammschutzmittel wird analog Beispiel 1 verarbeitet. Formgebungstemperatur 230°C. Das modifizierte PCA hat einen OI von 29%, keine Nachbrennzeit und die Flammwidrigkeitsklasse PV-0.A composition of 75 g polycaproamide (PCA) and 25 g of the invention, in an ethylene shell (containing 10% by weight of flame retardant, microcapsule size 25 μm) microencapsulated flame retardant is processed analogously to Example 1. Molding temperature 230 ° C. The modified PCA has an OI of 29%, no afterburn time and the flame retardancy class PV 0th
Beispiel 13 (zum Vergleich)Example 13 (for comparison)
Eine Zusammensetzung aus 85 g Polyesterkrümeln und 15 g eines technischen Gemischs aus 7,7 g Ammoniaksalz von Methylphosphonsäureamid und 7,3 g Ammoniumchlorid wird analog Beispiel 4 verarbeitet. Der modifizierte Polyester hat einen OI von 27,6%.A composition of 85 g polyester crumbs and 15 g of a technical mixture of 7.7 g of ammonia salt of methylphosphonamide and 7.3 g of ammonium chloride are processed as in Example 4. The modified Polyester has an OI of 27.6%.
Beispiel 14 (zum Vergleich)Example 14 (for comparison)
Eine Zusammensetzung aus 75 g Polypropylenkrümeln und 25 g eines technischen Gemischs aus 12,8 g Ammoniaksalz von Methylphosphonsäureamid und 12,2 g Ammoniumchlorid wird analog Beispiel 3 verarbeitet. Der modifizierte Polyester hat einen OI von 24,8 und die Flammwidrigkeitsklasse PV-1.A composition of 75 g polypropylene crumbs and 25 g of an industrial mixture of 12.8 g of ammonia salt of methylphosphonic acid amide and 12.2 g of ammonium chloride are processed as in Example 3. The modified polyester has an OI of 24.8 and flame retardancy class PV-1.
Beispiel 15 (zum Vergleich)Example 15 (for comparison)
Eine Zusammensetzung aus 75 g Polyethylenkrümeln und 25 g eines technischen Gemischs aus 12,8 g Ammoniaksalz von Methylphosphonsäureamid und 12,2 g Ammoniumchlorid wird analog Beispiel 2 verarbeitet. Der modifizierte Polyester hat einen OI von 24,8 und die Flammwidrigkeitsklasse PV-1.A composition of 75 g polyethylene crumbs and 25 g of an industrial mixture of 12.8 g of ammonia salt of methylphosphonic acid amide and 12.2 g of ammonium chloride are processed as in Example 2. The modified polyester has an OI of 24.8 and flame retardancy class PV-1.
Beispiel 16 (zum Vergleich)Example 16 (for comparison)
Eine Zusammensetzung aus 75 g Polycaproamidkrümeln und 25 g eines technischen Gemischs aus 12,8 g Ammoniaksalz von Methylphosphonsäureamid und 12,2 g Ammoniumchlorid wird analog Beispiel 12 verarbeitet. Der modifizierte Polyester hat einen OI von 24,8 und die Flammwidrigkeitsklasse PV-1.A composition of 75 g polycaproamide crumbs and 25 g of an industrial mixture of 12.8 g of ammonia salt of methylphosphonic acid amide and 12.2 g of ammonium chloride are processed as in Example 12. The modified polyester has an OI of 24.8 and flame resistance class PV-1.
Wie die Vergleichsbeispiele belegen, handelt es sich bei der vorgeschlagenen Komplexverbindung um ein wirksameres Antipyren für Polyethylen (Beispiele 2–15), Polypropylen (Beispiele 3–14), Polyester (Beispiele 5– 13) und andere Polymere als ein technisches Gemisch der beiden einzelnen Verbindungen von Ammoniaksalz von Methylphosphonsäurediamid und Ammoniumchlorid.As the comparative examples show, the proposed complex compound is a more effective antipyrene for Polyethylene (Examples 2-15), Polypropylene (Examples 3-14), Polyester (Examples 5-13) and polymers other than a technical mixture of the two Compounds of ammonia salt of methylphosphonic acid diamide and ammonium chloride.
Ferner hat das Diamid eine geringe Beständigkeit gegenüber der Einwirkung hydrolysierend wirkender Agenzien, und selbst unter der Einwirkung der Feuchtigkeit in der Luft geht Methylphosphonsäurediamid allmählich über das Ammoniaksalz in die Methylphosphonsäure über.Furthermore, the diamide has a low one resistance across from the action of hydrolyzing agents, and even under The action of moisture in the air affects methylphosphonic acid diamide gradually about that Ammonia salt into the methylphosphonic acid.
Daher stellt die Verwendung des vorgeschlagenen Komplexes eine qualitativ neue Lösung des Problems der Verringerung der Brennbarkeit von Polymermaterialien dar.Therefore, the use of the proposed Complex a qualitatively new solution the problem of reducing the flammability of polymer materials represents.
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